Сварка. Металлургические особенности.
«… быть полностью свободным
от обстоятельств невозможно…»
Ильдар Абдразаков
Часть 1
Легированные
стали относятся к спокойным сталям. Степень их раскисленности возрастает с
увеличением количества легирующих элементов. Исходя из свойств легированных
сталей, более рационально использовать нейтральную защитную среду либо
защитно-легирующие флюсы в сочетании с легированной проволокой.
Но в этом случае повышается вероятность образования дефектов из-за водорода.
Чтобы предотвратить образования указанных дефектов при сварке низколегированных и среднелегированных сталей, и некоторых высоколегированных – чисто аустенитных сталей, высокохромистых мартенситных - целесообразно применение окислительной защитной среды в сочетании с легированной проволокой.
При сварке чисто аустенитных сталей создание окислительных условий в зоне варки позволяет снизить содержание не только водорода, но и кремния и тем самым повысить стойкость к образованию горячих трещин.
При наличии в шве сварочном значительных количеств марганца создание окислительных условий в зоне сварки нецелесообразно, поскольку в этом случае наблюдается загрязнение металла шва оксидными включениями и интенсивное окисление марганца.
Для сварки среднелегированных и низколегированных сталей состав металла шва выбирают близким к составу основного металла.
Учитывая, что углерод повышает вероятность образования и холодных, и горячих трещин, обычно при сварке низколегированных сталей содержание углерода в шве устанавливают не более 0,15 %, а при сварке среднелегированных сталей 0,23 %.
Необходимые свойства металла шва сварочного получают за счет дополнительного легирования.
В случае
сварки теплоустойчивых сталей следует учитывать, что, обычно, сварные соединения
подвергаются длительной эксплуатации при повышенных температурах.
При подобных условиях получают значительное развитие диффузионные процессы.
При различии в составе металла сварочного шва и металла основной поверхности, особенно по карбидообразующим элементам, возможно перераспределение углерода, обладающего повышенной диффузионной подвижностью по сравнению с другими компонентами стали.
Это может привести к формированию в области границы сплавления диффузионных прослоек: обезуглероженной со стороны металла, имеющего пониженное содержание карбидообразующих элементов, и с повышенным содержанием углерода со стороны металла, имеющего большое содержание карбидообразующих элементов.
Чтобы предотвратить развития указанных процессов состав металла шва должен быть близким к основному. Это относится в первую очередь к содержанию карбидообразующих элементов.
Для предотвращения образования кристаллизационных трещин при сварке теплоустойчивых сталей, содержание углерода в металле сварочного шва ограничивают в пределах 0,07- 0,12 %, а необходимые свойства металла шва обеспечивают путем дополнительного введения легирующих элементов, не вызывающих усиления развития диффузионного перераспределения углерода между основным металлом и металлом шва с образованием прослоек.
Для этого рационально использовать комплексное легирование металла шва молибденом, хромом, вольфрамом, ванадием, чтобы градиент концентраций по каждому элементу в зоне сплавления был небольшим.
Относительно высоколегированных сталей выбор присадочного металла ведут дифференцированно.
Для сварных соединений, работающих при высокой температуре, наиболее оптимальный состав металла сварочного шва - это состав, соответствующий составу основного металла.
Чтобы улучшить свойства металла шва, особенно при сварке однофазных сталей — высокохромистых, хромоникелевых аустенитных и пр., рационально вводить в жидкий металл сварочной ванны небольшие добавки элементов, которые обеспечивают измельчение структуры. Например титана.
